CN105845287A - 一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱 - Google Patents

一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，在上绝缘子的高压电极设置高压电极附件系统，在上、下绝缘子的电极连接处设置中间电极附件系统，在下绝缘子的接地电极设置接地电极附件系统，在接地电极附近设置接地电极辅助系统。中间电极附件系统由上附件系统、上辅助系统、下附件系统及设置在上、下绝缘子的结合部的结合部附件系统构成。各附件系统由绝缘部分和导电部分组成，各绝缘部分与各导电部分紧密接触。本发明杜绝了产生电晕放电的可能，提高了起始电晕电压和干闪络电压；挡住了紫外线对该伞裙的直接照射，延缓了伞裙的老化；挡住了雨水，提高了绝缘子的湿闪电压；减少了污秽积累，减少了污秽闪络的可能；提高绝缘子的污秽闪络电压。

Description

一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱
技术领域
本发明涉及一种高压户外支柱绝缘子柱，具体为一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱。
背景技术
支柱绝缘子是支承高压母线和高压电器带电部分的绝缘支柱。它由瓷柱和上、下金属附件通过水泥胶装而成。按照外形结构和工作条件的不同，分为户外、户外两大类。一般户外装置的支柱绝缘子大量采用棒形结构，即带伞的实心圆瓷柱。对154kV及更高电压等级，常用几个支柱绝缘子组装成绝缘子柱。图7是两个高压户外支柱绝缘子相串联组装成的绝缘子柱，上绝缘子的下电极与下绝缘子的上电极通过法兰盘固定在一起，组成中间电极。
瓷属于无机材料，瓷质材料具有优良的机电性能，耐受气候的性能也非常好。但是其表面具有亲水性，使得绝缘子表面的污秽层受潮，造成绝缘子在工作电压下有可能发生闪络，这就是目前电力系统经常发生的污秽闪络。
随着经济的发展，污秽问题已经成为伴随经济快速增长而产生的严重问题。运行经验证明，绝缘子的污秽闪络是正常运行条件下线路断电的主要原因之一。除了严重的工业污秽外，目前影响电力系统的主要污秽源还有海洋或沙漠的自然污秽。绝缘子的污闪事故所造成的危害已经严重威胁到电力系统的安全。目前，如何提高电力系统的防污闪能力已经成为国内外电力公司面临的一个大问题。
目前硅橡胶涂料是一种防污闪的解决方案，这种涂层的目的是将瓷绝缘子表面的亲水性改变为憎水性。但是防污闪涂料是现场施工的产品，存在不易保证质量、材料及人工消耗大、价格高等问题，因此仅仅只能作为一种临时性、补救性的措施。
除此之外，就是对绝缘子进行定期清扫和增加绝缘子的爬电距离。
湿闪络电压也是户外绝缘子最重要的性能指标。在下雨时，户外支柱绝缘子上部的伞群边缘流下的雨水局部短路了伞群边缘的空气间隙，因此湿闪络电压降低，这在大雨时特别明显。
湿闪络电压由绝缘子的伞群形状和伞群数决定，传统结构的绝缘子制造出来后，再想提高其湿闪络电压几乎是不可能的。
户外支柱绝缘子的雷电冲击电压也是一个重要的外绝缘水平的指标，而提高绝缘子出厂后的雷电冲击电压，传统结构的绝缘子也是非常困难的。
本申请人在《一种能提高外绝缘电气强度的绝缘子》(中国专利号ZL200810197722.5)中，在分析了所有绝缘材料、所有种类、所有电压等级以及所有交直流绝缘子的结构之后，总结出它们在结构上的共同点，即它们都是由绝缘本体和连接金具两大元素组成，本申请人将上述所有的传统绝缘子统称为两元素结构绝缘子，连接金具为第一个元素，绝缘本体为第二个元素，并且指出这种绝缘子在结构上是不完整的。该专利根据电场分布理论、气体放电理论以及气体中的沿面放电理论，在传统绝缘子上增设附件系统，形成第三个元素，将传统绝缘子的不完整结构改变为三元素的完整结构。三元素结构适用于所有绝缘材料、所有种类、所有电压等级的绝缘子及交、直流输电用绝缘子。
由于该专利的适用范围非常广泛，因此为了进一步将该专利完善化和精细化，为了使三元素结构绝缘子在实际应用能得到更大的推广，特针对高压户外支柱绝缘子柱，提出一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可以提高这种绝缘子的防污闪能力、防湿闪能力和防雷能力，为变电站内的绝缘配置提供更多的、更合理选择的三元素结构的户外支柱绝缘子柱。
本发明目的的实现方式为，一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，在上绝缘子的高压电极设置高压电极附件系统，在上、下绝缘子的电极连接处设置中间电极附件系统，在下绝缘子的接地电极设置接地电极附件系统，在接地电极附近设置接地电极辅助系统；
所述中间电极附件系统由上附件系统、上辅助系统、下附件系统及设置在上、下绝缘子的结合部的结合部附件系统构成；所述上附件系统设置在上绝缘子的下部电极上，所述上辅助系统设置在上绝缘子下部电极附近；下附件系统设置在下绝缘子的上部电极上；
所述高压电极附件系统由高压绝缘部分和高压导电部分组成；所述中间电极附件系统的上、下附件系统由上、下绝缘部分和上、下导电部分组成；所述中间电极附件系统的结合部附件系统由中绝缘部分和中导电部分组成；所述接地电极附件系统由接地绝缘部分和接地导电部分组成；各绝缘部分与各导电部分紧密接触。
本发明具有以下优点：
1、高压电极附件系统的高压导电部分与绝缘子的高压电极相接触，高压绝缘部分与导电部分紧密接触，将高压电极与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压；
2、中间电极附件系统的上附件系统的上导电部分与上绝缘子的下部电极相接触，上绝缘部分与上导电部分紧密接触，将下部电极与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压；
3、中间电极附件系统的下附件系统的下导电部分与下绝缘子的上部电极相接触，下绝缘部分与下导电部分紧密接触，将上部电极与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压；
4、结合部附件系统的导电部分与上、下绝缘子的电极连接处相接触，中绝缘部分与中导电部分紧密接触，将连接处的电极与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压；
5、接地电极附件系统的接地导电部分与绝缘子的接地电极相接触，接地绝缘部分与接地导电部分紧密接触，将大部分接地电极与外界空气相隔离，杜绝了这一部分电极产生电晕放电的可能性，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压；
6、上辅助系统处于上附件系统的外部，挡住了紫外线对上附件系统的直接照射，延缓了环境对上附件系统有机材料的老化；
7、上辅助系统处于上附件系统的外部，挡住了外界的雨水对上附件系统的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；
8、接地电极辅助系统处于接地电极附件系统的外部，挡住了紫外线对接地附件系统的直接照射，延缓了环境对接地附件系统有机材料的老化；
9、接地电极辅助系统处于接地电极附件系统的外部，挡住了外界的雨水对接地附件系统的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；
10、高压电极附件系统、上附件系统、下附件系统、结合部附件系统、接地电极附件系统、上辅助系统以及接地电极辅助系统的形状设计，有利于减少污秽在这些系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性；
11、高压电极附件系统、上附件系统、下附件系统、结合部附件系统、接地电极附件系统绝缘部分的绝缘材料为憎水性的有机材料，增加了原有绝缘子的爬电距离，可以有效提高绝缘子的污秽闪络电压；
12、上辅助系统和接地电极辅助系统采用憎水性的有机材料，增加了原有绝缘子的爬电距离，可以有效提高绝缘子的污秽闪络电压。
本发明也适用于所有其他类型的支柱绝缘子柱。
附图说明
图1为220kV三元素结构户外支柱绝缘子柱结构示意图，
图2为图1中的上圆部分，即高压电极附件系统的局部放大图，
图3为图1中的中圆，即中间电极附件系统和上辅助系统的局部放大图，
图4为图1中的下圆，即接地电极附件系统和接地电极辅助系统的局部放大图，
图5为上附件系统的结构示意图，
图6为上辅助系统的结构示意图，
图7为220kV两元素结构户外支柱绝缘子柱结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图详述本发明。
参照图1，在上绝缘子1的高压电极3设置高压电极附件系统7，在上、下绝缘子的电极连接处设置中间电极附件系统，在下绝缘子2的接地电极6设置接地电极附件系统10，在接地电极6附近设置接地电极辅助系统13。
所述中间电极附件系统由上附件系统8、上辅助系统12、下附件系统9及设置在上、下绝缘子的结合部的结合部附件系统11构成。所述上附件系统8设置在上绝缘子1的下部电极4上；所述上辅助系统12设置在上绝缘子1下部电极4附近；下附件系统9设置在下绝缘子2的上部电极5上。
参照图2，高压电极附件系统7由高压绝缘部分和高压导电部分组成，所述高压绝缘部分为外伞裙部分7-1。
高压电极附件系统的外伞裙部分7-1由绝缘材料构成，高压导电部分7-2由导电材料构成。高压导电部分7-2与上绝缘子的高压电极3相接触，外伞裙部分7-1与高压导电部分7-2紧密接触。将高压电极3与外界空气相隔离，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压。
高压电极附件系统的内伞裙部分7-3处于外伞裙部分7-1的内部，挡住了紫外线对内伞裙的直接照射，延缓了环境对有机材料的老化；挡住了外界的雨水对内伞裙的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对内伞裙的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
外伞裙部分7-1和内伞裙部分7-3的形状设计有利于减少污秽在附件系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
高压电极附件系统的外伞裙部分7-1和内伞裙部分7-3的材料为憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。高压导电部分7-2的导电材料为金属材料或导电复合材料，所述导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
参照图3，中间电极附件系统的上附件系统8由上绝缘部分8-1和上导电部分8-2组成，上绝缘部分8-1由绝缘材料构成，上导电部分8-2由导电材料构成，上绝缘部分8-1与上导电部分8-2紧密接触。
上导电部分8-2与上绝缘子的下部电极4相接触，上绝缘部分8-1与上导电部分8-2紧密接触，将下部电极4与外界空气相隔离，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压。
上附件系统8挡住了外界的雨水对下部电极4的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对下部电极4的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
上附件系统8的形状设计有利于减少污秽在附件系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
上绝缘部分8-1的绝缘材料为憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。上导电部分8-2的导电材料为金属材料或导电复合材料，所述导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
下附件系统9由下绝缘部分9-1和下导电部分9-2组成，下绝缘部分9-1由绝缘材料构成，下导电部分9-2由导电材料构成，下绝缘部分9-1与下导电部分9-2紧密接触。
下附件系统的下导电部分9-2与下绝缘子的上部电极5相接触，下绝缘部分9-1与下导电部分9-2紧密接触，将上部电极5与外界空气相隔离，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压。
下附件系统9挡住了外界的雨水对上部电极5的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对上部电极5的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
下附件系统9的形状设计有利于减少污秽在附件系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
下绝缘部分9-1采用憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。下导电部分9-2的导电材料为金属材料或导电复合材料，所述导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
结合部附件系统11由中绝缘部分11-1和中导电部分11-2组成。中绝缘部分11-1的绝缘材料为憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。中导电部分11-2的导电材料为金属材料或导电复合材料，导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
中导电部分11-2与上绝缘子1的下部电极4和下绝缘子2的上部电极5的结合部相接触，中绝缘部分11-1与导电部分11-2紧密接触，将上绝缘子1的下部电极4和下绝缘子2的上部电极5的结合部与外界空气相隔离，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压。
结合部附件系统11挡住了外界的雨水对结合部的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对结合部的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
结合部附件系统11的形状设计有利于减少污秽在附件系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
上辅助系统12固定在上绝缘子1下部电极4附近的伞裙上，上辅助系统12的绝缘材料为憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。
上辅助系统12位于下部附件系统8的外部，挡住了紫外线对下部附件系统8的直接照射，延缓了环境对有机材料的老化；挡住了外界的雨水对下部附件系统8的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对中间附件系统8的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
上辅助系统12的形状设计有利于减少污秽在辅助系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
参照图4，接地电极附件系统10由接地绝缘部分和接地导电部分组成，绝缘部分与导电部分紧密接触。接地电极附件系统10-1由绝缘材料构成，导电部分10-2由导电材料构成，绝缘部分10-1与导电部分10-2紧密接触。
接地电极附件系统的接地导电部分10-2与下绝缘子2的接地电极6相接触，接地绝缘部分10-1与接地导电部分10-2紧密接触，将下绝缘子2的接地电极6与外界空气相隔离，并且延长了放电距离，提高了绝缘子的起始电晕电压和干闪络电压。
接地附件系统10挡住了外界的雨水对接地电极6的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压。
接地附件系统10挡住了外界的污秽对接地电极6的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
接地附件系统10的形状设计有利于减少污秽在附件系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
接地附件系统绝缘部分10-1的绝缘材料为憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。导电部分10-2的导电材料为金属材料或导电复合材料，所述导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
接地电极辅助系统13固定在下绝缘子2接地电极6附近的伞裙上，接地电极辅助系统13采用憎水性的有机绝缘材料，增强了绝缘子的憎水能力，而且增加了爬电距离，可以有效提高绝缘子的污闪电压。
接地电极辅助系统13位于接地电极附件系统10的外部，挡住了紫外线对接地电极附件系统10的直接照射，延缓了环境对有机材料的老化；挡住了外界的雨水对接地电极附件系统10的直接侵袭，增加了防雨淋的区域，提高了绝缘子的湿闪电压；挡住了外界的污秽对接地电极附件系统10的直接侵袭，减少了污秽闪络的可能性。
接地电极辅助系统13的形状设计有利于减少污秽在辅助系统表面的积累，减少了污秽闪络的可能性。
本发明上附件系统8、下附件系统9和接地电极附件系统10的结构相同，下面仅以上附件系统8进行说明。参照图5，上附件系统8由上绝缘部分8-1和上导电部分8-2组成，上绝缘部分8-1与上导电部分8-2紧密接触，下部附件系统8连接部位用定位销8-3定位。
上辅助系统12和接地电极辅助系统13的结构相同，下面仅以下部辅助系统12进行说明，参照图6，下部辅助系统12采用憎水性的有机绝缘材料。

Claims (9)

1.一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：在上绝缘子的高压电极设置高压电极附件系统，在上、下绝缘子的电极连接处设置中间电极附件系统，在下绝缘子的接地电极设置接地电极附件系统，在接地电极附近设置接地电极辅助系统；
所述中间电极附件系统由上附件系统、上辅助系统、下附件系统及设置在上、下绝缘子的结合部的结合部附件系统构成；所述上附件系统设置在上绝缘子的下部电极上，所述上辅助系统设置在上绝缘子下部电极附近；下附件系统设置在下绝缘子的上部电极上；
所述高压电极附件系统由高压绝缘部分和高压导电部分组成；所述中间电极附件系统的上、下附件系统由上、下绝缘部分和上、下导电部分组成；所述中间电极附件系统的结合部附件系统由中绝缘部分和中导电部分组成；所述接地电极附件系统由接地绝缘部分和接地导电部分组成；各绝缘部分与各导电部分紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：高压电极附件系统的绝缘部分为外伞裙部分，高压导电部分与上绝缘子的高压电极相接触，外伞裙部分与高压导电部分紧密接触。
3.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：中间电极附件系统的上附件系统由上绝缘部分和上导电部分组成，上导电部分与上绝缘子的下部电极相接触。
4.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：中间电极附件系统的下附件系统由下绝缘部分和下导电部分组成，下绝缘部分与下导电部分紧密接触，下导电部分与下绝缘子的上部电极相接触。
5.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：中间电极附件系统的结合部附件系统由中绝缘部分和中导电部分组成，中导电部分与上绝缘子的下部电极和下绝缘子的上部电极的结合部相接触，中绝缘部分与导电部分紧密接触。
6.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：中间电极附件系统的上辅助系统固定在上绝缘子下部电极附近的伞裙上，位于上附件系统的外部。
7.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：接地电极附件系统的接地导电部分与下绝缘子的接地电极相接触，接地绝缘部分与接地导电部分紧密接触。
8.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：接地电极辅助系统固定在下绝缘子接地电极附近的伞裙上，位于接地电极附件系统的外部。
9.根据权利要求1所述的一种三元素结构的户外支柱绝缘子柱，其特征在于：附件系统、辅助系统绝缘部分的绝缘材料为憎水性的有机绝缘材料，导电部分的导电材料为金属材料或导电复合材料，所述导电复合材料为导电橡胶或导电塑料。
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